BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pemanfaat energi listrik pada saat ini sangat besar. Banyak daerah yang dapat dialiri listrik. Pemenuhan kebutuhan manusia menuntut penambahan energi listrik baik pada perusahaan maupun pada rumah tangga. Pentas hiburan yang sifatnya penting baik skala rumah tangga ataupun konser spektakuler membutuhkan energi listrik yang besar. Kebutuhan energi listrik ini menuntut penambahan daya listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik. Peningkatan kebutuhan energi listrik belum sebanding dengan peningkatan kapasitas pembangkit listrik.

Selain itu masyarakat pedesaan selama ini juga masih sangat tertinggal dalam hal pemanfaatan energi listrik rumah tangga dalam memenuhi kebutuhan minimal khususnya untuk penerangan dimalam hari. Sumber daya alam yang tersedia memang belum dimanfaatkan secara maksimal, akibat keterbatasan pengetahuan, dana dan perhatian pemerintah akan kesejahteraan masyarakat khususnya untuk pedesaaan yang jauh dan terpencil.

Pada saat ini di Indonesia mulai dikembangkan pembangkit listrik. Sel surya mulai dikembangkan di daerah tertentu. Kelemahan dari pembangkit ini adalah tergantung pada cahaya matahari, tidak semua orang dapat membuat sel surya. Pada saat mendung dan malam hari sel surya tidak mampu menghasilkan energi listrik. Pemanfaatan energi nuklir sebagai pembangkit listrik mulai dimunculkan untuk mengatasi kekurangan energi listrik. Pro dan kontra terhadap pemanfaatan energi nuklir masih menjadi perdebatan. Masyarakat mengkhawatirkan bahaya radiasi nuklir yang ditimbulkan. Penggunaan pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar minyak (solar) pada saat ini semakin banyak. Pembangkit ini terkendala oleh mahalnya bahan bakar dan ketersediaan bahan bakar yang semakin menipis.

Di Indonesia pembangkit listrik masih sangat tergantung pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA) dan pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). PLTA digerakan oleh aliran air, sehingga energi listrik sangat tergantung pada kekuatan putaran turbin. Oleh karena itu desain kincir dan turbin, serta metode yang dilakukan dalam pembuatan PLTA mesti dirancang agar lebih efisien, namun menghasilkan energi yang lebih besar.

1.2. Tujuan penelitian

Sebagai tujuan dari penelitian ini adalah untuk membantu mengadakan sumber energi listrik dengan memanfaatkan aliran air sungai yang ditampung pada sebuah bendungan untuk menggerakan turbin pemutar generator. Dengan adanya sumber energi listrik yang murah dan efisien dapat membantu masyarakat yang kekurangan pasokan listrik, terutama masyarakat pedesaan yang terpencil dan memiliki banyak aliran sungai.

1.3. Manfaat penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.3.1. Untuk masyarakat Dengan adanya PLTA sebagai pasokan utama listrik, masyarakat dapat lebih tenang mengenai harga BBM yang naik, kareta penggunaan bahan bakar minyak hanya sebagai cadangan listrik bila pasokan utama ada gangguan atau hambatan. Selain itu PLTA sebagai bahan baku yang relatif lebih murah jika dibandingkan dengan PLTU dan PLTN.

1.3.2. Untuk mahasiswa Mendapat kepuasan tersendiri, karena penelitian ini merupakan sebagai usaha untuk mengatasi krisis listrik yang terjadi dewasa ini ditengah-tengah keterbatasan masyarakat pedesaan yang bergulat dengan kemiskinan akibat terbatasnya kemampuan yang dimiliki. Energi listrik yang didapat dari potensi alam yang ada, sebagai wujud peran serta kalangan akademisi membantu usaha mengatasi krisis energi yang ada di Indonesia.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Mikrohidro memanfaatkan energi dari air yang mengalir dari suatu tempat yang lebih tinggi ketempat yang lebih rendah, dengan memakai energi tersebut dikonversikan oleh turbin menjadi energi putar yang digunakan untuk memutar generator dalam kapasitas tertentu sesuai dengan debit air yang mengalir.

2.1 Teknologi Beberapa teknologi yang sudah banyak digunakan dalam merubah energy Air menjadi energy putar diantaranya :2.1.1. Turbin Propeller Turbular

Turbin Propeller Turbular yang mana adalah salah satu jenis turbin dengan poros horisontal. Turbin ini digunakan untuk aplikasi head rendah yaitu untuk head terjun 2 meter sampai 15 meter. Turbin ini sesuai untuk sungai dengan debit besar yang kontinyu sepanjang tahun. Sungai yang melintasi daerah dengan kemiringan 4 meter perseratus meter atau sungai dengan tebing lebih tinggi dari 8 meter sangat baik untuk turbin turbular.

2.1.2 Turbin Propeller axial Turbin Propeller axial yang mana salah satu jenis turbin dengan poros vertikal. Turbin ini digunakan untuk aplikasi head rendah yaitu untuk head terjun 2 meter sampai 70 meter. Turbin ini sesuai untuk sungai dengan debit besar dan kontinyu sepanjang tahun.

2.1.3.Turbin Francis Turbin Francis adalah turbin yang paling banyak digunakan di PLN hal ini terjadi karena PLN selama ini banyak menggunakan PLTA dengan head sedang yaitu head antara 20 meter sampai 300 meter yang merupakan daerah operasi turbin Francis.

2.1.4.Turbin Pelton Turbin Pelton tidak banyak digunakan oleh PLN dimana turbin ini mempunyai daerah operasi antara 80 meter sampai 800 meter dengan debit kecil. (Mukmin W. Atmopawir)

2.2. Energi air Pembangkit listrik tenaga air, merupakan sumber energi yang paling murah, karena merupakan transformasi energi dari energi kinetis berupa pergerakan aliran air menjadi energi listrik dengan memanfaatkan generator yang diputar dengan kincir / turbin air. Untuk memutar kincir /turbin air, diperlukan air dalam jumlah yang konstan sehingga putaran kincir yang memutar generator juga konstan. Semakin besar jumlah air yang memutar kincir maka semakin kuat energi kinetis yang dihasilkan, tentunya semakin besar energi yang kita dapatkan. Memang dengan kodisi kali yang airnya relatif kecil, kita tidak

mendapatkan energi yang stabil sepanjang waktu, namun kita sesuaikan dengan kondisi dilapangan yang kita perlukan dalam beberapa jam untuk penerangan dimalam hari, diluar itu air bisa kita stok dalam bentuk bendungan kecil sesuai dengan kontur kali / pangkung yang ada, dengan memanfaatkan level air terjun, bisa menghasilkan energi yang lebih tinggi walaupun dengan volume air yang tidak begitu besar / terbatas.

2.3. Kincir air Bagian ini digunakan untuk merubah energi air yang mengalir menjadi energi kinetis dalam bentuk energi putaran, semakin besar air yang memutar kincir ini semakin besar momen energi putar yang didapat. Tentunya disamping volume air juga tekanan air yang jatuh mempercepat putaran kincir sehingga momen putaran akan makin besar, diharafkan mampu memutar puli-puli yang dihubungkan dengan tali kipas (vent belt) untuk memutar generator.

Gambar 1. Kincir Air Overshot

Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.

2.3. Pipa saluran air

Dikarenakan lokasi kali / pangkung yang merupakan kondisi alamiah dalam memanfaatkan air terjun tidak bisa maksimal, akibat air yang terjun disela-sela batu dan tebing tidak bisa kita manfaatkan maksimal, untuk itu harus digunakan pipa saluran air yang ujungnya diarahkan tepat diatas turbin air. Makin besar pipa yang digunakan, volume air akan makin besar dan kecuraman dari permukaan akan menambah daya dorong air yang lewat ditengah pipa. Dengan memanfaatkan pipa saluran air ini akan memudahkan menempatkan posisi kincir air dilokasi yang diinginkan dari segi keamanan disaat air kali / pangkung yang besar / banjir yang membawa potongan pohon-pohon yang tumbang, yang dapat merusak kincir.

2.4. Puli-puli (roda gigi)

Perputran kincir yang lambat namun memiliki momen puntir yang besar maka untuk mendapatkan putaran sesuai dengan rpm yang diminta oleh generator, mau tidak mau harus menggunakan system puli-puli atau roda gigi yang mengalikan putaran dari kincir air menjadi putaran yang sesuai dengan yang rpm generator. Namun dalam memilih puli-puli ini harus dihitung pula kekuatan putaran air dari kincir dengan rpm dari generator saat dibebani.

2.5. Generator

Digunakan sebagai alat yang merubah energi putar mekanis menjadi energi listrik melalui adanya medan magnet yang diputar melalui rotor dan akan menimbulkan medan magnet yang timbul disisi stator. Medan magnet yang terjadi distator dengan pola-pola tertentu akan menimbulkan arus listrik yang mengalir dikumparan stator yang dialirkan melalui saluran transmisi sebagai arus listrik. Semakin besar generator semakin besar energi listrik yang didapat dan semakin besar energi kinetis yang diperlukan untuk memutarnya. Beban yang terpasang merupakan beban listrik yang digunakan sebagai media penerangan.

2.6. Saluran Transmisi sederhana

Mengingat lokasi pembangkit yang ada didasar kali /pangkung, sedangkan rumah tinggal yang tempatnya berjauhan maka diperlukan saluran transmisi untuk membawa energi listrik yang dihasilkan oleh generator ke rumah dengan kabel. Semakin jauh kabel yang dibentangkan maka tegangan yang didapat akan semakin berkurang hal ini disebabkan oleh rugi-rugi yang ditimbulkan dari saluran transmisi. Mengingat ini merupakan pembangkit sederhana jarak antara pembangkit dangan rumah penduduk tidak lebih dari 300 meter. Maka dalam penelitian ini, energi yang disalurkan kedalam saluran transmisi adalah tengan

rendah yaitu 220 V AC. Dalam hal ini tidak menggunakan transformator step up untuk mengurangi rugi-rugi yang terjadi disaluran transmisi.

2.5. Potensi alam yang ada

Potensi alam yang ada, yang mana sebagai sumber alam yang bisa digali sebagai sumber listrik yang murah dan ramah lingkungan. Potensi alam yang ada bisa digunakan sebagai usaha nyata untuk membantu masyarakat yang ekonominya sangat lemah. Ditengah badai krisis yang terjadi sampai saat ini akibat kenaikan harga bahan bakar minyak dan krisis global yang melanda dunia.

Gambar 2. Potensi Sumber Air kali.

Gambar 3. Potensi Sumber Air kali.

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

3.1. Sistematika Penelitian

Penelitian ini direncanakan untuk dapat dilakukan secara bertahap dengan sistematikan sebagai berikut :1. Survey lapangan,2. Dilanjutkan dengan analisa kelayakan3. Diteruskan dengan rancangan disain4. Dilakukan analisa perhitungan secara teoritis dengan memanfaatkan data-data

lapangan sebagai parameter.5. Implementasi berdasarkan rancangan yang sudah dianalisis secara teoritis.6. Setelah itu baru tahapan uji coba.7. Dilakukan audit data yang didapat dari hasil ujicoba.8. Dilakukan perbaikan desain sebagai tahapan penyempurnaan dari desain yang

sebelumnya.9. Penulisan Laporan

10.Desiminasi hasil Penelitian Semua tahapan itu dituliskan dalam bentuk laporan dan diintisarikan menjadi sebuah artikel ilmiah yang dimuat di jurnal ilmiah nasional. Tentu saja sistematika ini memerlukan tahapan yang terkadang bisa saja dilapangan akan berjalan paralel yang menjadikan penelitian dapat dilakukan menjadi lebih cepat dari yang direncanakan atau sebaliknya bisa saja alokasi waktu yang direncanakan pada setiap tahapan memerlukan waktu yang lebih lama karena menjumpai kendala atau hambatan yang ada.

3.2. Penerapan Hasil Penelitian.

Karena penelitian ini bersifat terapan maka begitu penelitian ini selesai sesuai dengan sistematika yang dituliskan diatas akan dapat secara langsung dinikmati oleh desa yang menjadi objek penelitian berupa penyediaan tenaga listrik untuk penerangan dimalam hari dalam kapasitas yang minimal dalam artian tergantung dengan kapasitas air kali (pangkung) terutama dimusim kemarau karena debit air akan menurun, maka dihulu perlu dilakukan dengan membendung aliran kali (pangkung) sebagai upaya melakukan stok air untuk digunakan memutar kincir dimalam hari. Bila debit air cukup memungkinkan untuk dimusim hujan maka akan bisa kincir dioperasikan sepanjang hari.